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色彩画像撮像・外観特徴解析システム 新技術説明会

国内特許コード P120007329
掲載日 2012年4月17日
出願番号 特願2012-033452
公開番号 特開2013-169156
出願日 平成24年2月18日(2012.2.18)
公開日 平成25年9月2日(2013.9.2)
発明者
  • 亀岡 孝治
  • 橋本 篤
  • 戸上 崇
  • 山本 恭輔
  • 岩田 智之
出願人
  • 国立大学法人三重大学
発明の名称 色彩画像撮像・外観特徴解析システム 新技術説明会
発明の概要

【課題】人の目に近い農産物の栽培・品質管理や評価を課題とし、色彩画像撮像・外観特徴解析システムを提供する。
【解決手段】色彩画像撮像システム及び又は外観特徴解析システムからなる色彩画像撮像・外観特徴解析システムであって、色彩画像撮像システムは、円錐光源・円錐台光源・円筒円錐台光源のいずれか1つの光源を有し、該光源内に対象物を設置し、外観特徴解析システムは、形状の算出工程と、統計解析工程とからなる工程、又は形状、色彩、サイズうち、少なくとも2つの算出工程と、統計解析工程若しくは外観特徴距離の可視化工程とからなる工程、を備える。
【選択図】図1

従来技術、競合技術の概要


農産物の栽培・品質管理や評価等は、熟練者の経験や勘に頼ることが多く、明確な判断要因や基準を定量化することは困難である。
特に、農産物の色彩や形状、大きさ等の外観は食味・食感とともに農産物の商品価値を決める重要な品質要素である。又、少子化や食の多様化等にともなってカット品の流通・販売が盛んになっており、農産物の内観も重要視されている。上記の通り、農産物の栽培・品質管理や外観・内観評価等、生育過程の時系列モニタリングは、現場での熟練者の目視によって行われ、経験や勘に基づく判断要因や判断基準に依存しているため、客観性や再現性が課題となっている。
最近では農業の6次産業化が注目されており、消費者ニーズにマッチした・消費者が見て美味しいと感じる農産物の作り込み(育種や栽培へのフィードバック等を含む)が重要となるが、消費者の目に相当する装置化が求められている。更に、植物工場等の導入が検討されているが、環境制御が中心となっている。農産物を製品としてとらえた場合、農産物の加工業者や消費者が希望する物理的特性(スペック)の構築、その数値化を含めた定量的評価の確立、ライン設計等が課題となっている。



そこで、光学機器を用いた管理や評価の試みがなされているが、そもそも人の目による管理や評価は、部分的な評価の足し合わせや、画像処理といったアルゴリズムによるコンピュータ・ソフトウェア上の処理ではなく、全体の印象も含めて行われることが多い。そのため、分光測色計等を用いた部分的な評価ではなく,画像解析(色彩解析や形状解析)による人の目に近い管理や評価の構築が望まれている。



対象物の表面色を解析するためには、対象物の表面画像をいかに忠実に撮像するかが重要となる。このために、カメラシステム、照明システムが極めて重要で、かつ画像撮像部を外光から遮蔽することが重要である。特に、表面反射を除去又は軽減することが課題であり、そのため拡散光源が用いられてきている。拡散光源を用いた撮像方法として、直接サーキュラー型の拡散光源をカメラに取り付け撮影する方法が知られている他、発明者の一部は、もともと拡散的な光源である標準蛍光灯からの光を、拡散反射板を用いて更に拡散光の程度を高める方法を構築した(非特許文献1)。
しかしながら、農産物は表面光沢に加え表面の色むらや凹凸も顕著であることから、上記従来技術では、対象物の表面反射を除去又は軽減した色彩画像計測は困難であった。



農産物の外観・内観品質の中でも、特に色彩は、色相の質的な変異、彩度の量的な変異、色彩の空間分布等が存在し、品質を決める重要な指標であるため、様々な色彩解析手法が開発されている。発明者の一部は、HSL 色空間を用いたイチゴ表面および断面における色彩画像解析により、品種識別の可能性を示した(非特許文献2)。又、非特許文献3には、L*a*b*表色系の内、a*の値に基づきイチゴの色彩解析を行い、形状及びサイズの解析結果と組み合わせることで、イチゴの等級判定を行う方法が開示されている。
しかしながら、非特許文献2及び3では、色彩の全体値や出現頻度だけが解析対象とされており、イチゴの表面および断面における果実色の空間的な分布情報が破棄されている問題点があった。



そこで、発明者の一部は、(1)対象物の表面反射を除去又は軽減する色彩画像撮像システムとして、円筒型拡散光源を有し、該光源内に対象物を設置する色彩画像撮像システムと、(2)人の目に近い農産物の栽培・品質管理や評価行う色彩画像解析システムとして、CDEに基づく画像解析工程と、Color Histogramに基づく色彩解析工程とからなる色彩画像解析システムと、を備えた色彩画像撮像・解析システムを発明し、特許出願している(特許文献1)。
しかしながら、上記特許文献1に記載の色彩画像撮像システムでは、図6の通り、対象物の表面反射の除去が十分ではなかった。又、上記特許文献1に記載の色彩画像解析システムでは、標準的な色・形状・サイズの対象物画像(イチゴ)を算出し,標準画像からのユークリッド距離・コサイン尺度の差を計算しているため、キャリブレーションが必要となる、様々な色・形状・サイズの対象物が必要となる、基準が不明確な場合に色彩画像解析方法が意味をなさなくなる等の問題点があった。

産業上の利用分野


本発明は、色彩画像撮像・外観特徴解析システムに関する。詳しくは、色彩画像撮像システム及び/又は外観特徴解析システムに関する。更に詳しくは、対象物の表面反射を除去又は軽減する色彩画像撮像システム及び/又は形状情報、色彩情報、サイズ情報のうち少なくとも1つの情報に基づく外観特徴解析システムに関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
色彩画像撮像システム及び/又は外観特徴解析システムからなる色彩画像撮像・外観特徴解析システムであって、
色彩画像撮像システムは、円錐光源・円錐台光源・円筒円錐台光源のいずれか1つの光源を有し、該光源内に対象物を設置すること、
外観特徴解析システムは、(A)形状の算出工程と、統計解析工程とからなる工程、又は(B)形状、色彩、サイズうち、少なくとも2つの算出工程と、統計解析工程若しくは外観特徴距離の可視化工程とからなる工程、を備えること、
を特徴とする色彩画像撮像・外観特徴解析システム。

【請求項2】
前記形状の算出工程が、θφ極座標系から、形状の類似度又は非類似度のいずれかに変換する工程であることを特徴とする請求項1に記載の色彩画像撮像・外観特徴解析システム。

【請求項3】
前記外観特徴距離の可視化工程が、n次元ユークリッド空間におけるユークリッド距離算出、コサイン尺度算出、多次元尺度構成法、階層的クラスター分析のうち、いずれか1つを含むことを特徴とする請求項1又は2に記載の色彩画像撮像・外観特徴解析システム。

【請求項4】
請求項1乃至3のいずれか記載の色彩画像撮像・外観特徴解析システムを用いてなる農産物の品質管理及び/又は品質評価システム。

【請求項5】
請求項1乃至3のいずれか記載の色彩画像撮像・外観特徴解析システムを用いてなる農産物の栽培管理及び/又は栽培診断システム。
産業区分
  • 農林
  • 試験、検査
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2012033452thum.jpg
出願権利状態 審査請求前
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